无气离心喷涂涂料液滴流场和分布特性的数值模拟

目的探究无气体输送的无气离心喷涂法过程中涂料液滴与管道内壁面之间的相互碰撞接触作用,以在高分子涂料离心喷涂法中获得致密高强度涂料内衬层。方法将涂料液滴视为离散相,利用离散元方法和涂料液滴附着力JKR接触模型,模拟无气离心喷涂涂料液滴运动特性。通过堆积角虚拟试验确定涂料液滴与壁面表面能。基于离心场作用下涂料液滴运动方程,导出旋转喷枪射流小孔出流速度计算模型。数值模拟无气离心喷涂过程涂料液滴流体动力特性,揭示涂料液滴碰撞作用下动态喷涂成膜规律。结果统计得到涂料液滴在水平壁面展平的表面能为32.7 J/m^(2)。对于一定的喷嘴射流小孔,涂料液滴小孔出流系数接近于常数。随着计算时间的推进,壁面黏附涂料液滴数不断增加。在无气旋转喷枪II旋转速度2500 r/min下,统计单元涂料液滴数最大,并且有较大的液滴数方差和相对误差。随着喷枪旋转速度的提高,涂料液滴数的方差和相对误差降低。结论为实现沿管道壁面涂料液滴均匀分布,旋转喷枪II旋转速度建议不应低于5000 r/min。

方形管道内无气离心喷涂涂料液滴流动特性的数值模拟

采用Fluent-EDEM软件数值模拟了方形管道内无气离心喷涂涂料液滴流动过程。采用RNG k-ε模型模拟了方形管道内喷枪旋转引发的气体流动和JKR接触模型追踪涂料液滴的运动。采用堆积角虚拟仿真试验预测了涂料液滴与水平壁面接触表面能。数值模拟结果表明,随着喷枪旋转速度的增大,涂料液滴速度和碰撞作用力增大,沿方形管道壁面长度方向涂料液滴数呈现中部高、两端低的变化趋势。提出了基于沿壁面长度液滴数分布的无因次均匀度系数。研究结果表明,随着喷枪旋转速度的降低,液滴无因次均匀度系数减小;喷枪Ⅱ增加了射流小孔数,有助于降低壁面液滴无因次均匀度系数,改善液滴分布的均匀性。